Nguyên lý kiểm tra siêu âm

Ngắn hơn sóng âm bình thường, sóng siêu âm tạo ra một hướng tốt, nhưng cũng thông qua vật liệu mờ, tính năng này đã được sử dụng rộng rãi trong kiểm tra siêu âm, độ dày, đo khoảng cách, điều khiển từ xa và công nghệ siêu âm. Siêu âm hình ảnh là một công nghệ sử dụng siêu âm để trình bày hình ảnh bên trong của các đối tượng mờ đục. Từ đầu dò của ống kính âm thanh siêu âm tập trung vào mẫu đục, siêu âm mang từ mẫu đi qua là một phần của thông tin (như khả năng phản xạ, hấp thụ và tán xạ sóng âm), ống kính âm thanh hội tụ trên máy thu áp điện, bộ khuếch đại tín hiệu điện đầu vào, sử dụng hệ thống quét có thể biến hình ảnh mẫu đục được hiển thị trên màn hình. Thiết bị này được gọi là kính hiển vi siêu âm. Công nghệ hình ảnh siêu âm đã được áp dụng rộng rãi trong kiểm tra y tế, trong sản xuất thiết bị vi điện tử được sử dụng để kiểm tra trên mạch tích hợp quy mô lớn, được sử dụng để hiển thị các hợp kim của các thành phần khác nhau trong khu vực khoa học vật liệu và ranh giới hạt, vv. nguyên tắc giao thoa của bản ghi và tái tạo hình ảnh ba chiều của công nghệ hình ảnh âm thanh mờ, nguyên lý và hình ảnh ba chiều quang học của nó về cơ bản giống nhau, chỉ ghi lại có nghĩa là khác nhau (xem hình ba chiều). Với cùng một động cơ nguồn tín hiệu siêu âm hai đầu dò được đặt trong một chất lỏng, chúng đưa ra hai chùm siêu âm mạch lạc: một chùm tia qua vật thể được nghiên cứu sau khi trở thành sóng, một chùm sóng tham chiếu. Hình nổi ba chiều âm thanh và sóng đối xứng hình thành trên bề mặt của chất lỏng, với hình ba chiều âm thanh chùm tia laser, sử dụng phản xạ tia laser trên hiệu ứng nhiễu xạ ba chiều âm thanh và nhận lại mọi thứ, thường là với máy ảnh và truyền hình để quan sát theo thời gian thực .

Ý nghĩa của làm sạch siêu âm

Siêu âm làm sạch hiệu quả, là nhiều hơn con người nghe sóng truyền âm thanh trong chất lỏng. Khi sóng siêu âm trong chất tẩy rửa, do âm là sóng dọc, sóng dọc để thúc đẩy vai trò của vật liệu có thể làm thay đổi áp suất chất lỏng, dẫn đến bong bóng chân không nhỏ, được gọi là "hiệu ứng cavitation". Khi bong bóng nén nổ, có thể tạo ra tác động mạnh mẽ, có thể được cố định của các đối tượng trong góc bẩn rải rác, và tăng cường hiệu ứng rửa rửa, do chiều dài của tần số siêu âm takanami, sức mạnh thâm nhập mạnh mẽ, do đó, để có một vết nứt hoặc ẩn cấu trúc phức tạp của việc làm sạch, có thể đạt được hiệu quả rửa tuyệt vời

Làm sạch siêu âm dựa trên cavitation, đó là, trong các chất lỏng làm sạch trong sự hình thành nhanh chóng của nhiều bong bóng và nhanh chóng nổ. Kết quả gây sốc sẽ loại bỏ bụi bẩn ra khỏi bề mặt bên trong và bên ngoài của phôi được ngâm trong dung dịch làm sạch. Với sự gia tăng tần số siêu âm, số lượng bong bóng tăng lên và tác động nổ đã bị suy yếu. Do đó, siêu âm tần số cao đặc biệt thích hợp để làm sạch bụi bẩn hạt nhỏ mà không làm vỡ bề mặt của phôi gia công. Việc mở rộng các bong bóng cavitation và các vụ nổ (nổ) bong bóng được tạo ra bằng cách áp dụng tần số cao (siêu âm), cường độ cao sóng âm thanh để chất lỏng. Bất kỳ hệ thống làm sạch siêu âm, do đó, phải có ba yếu tố cơ bản: cheng fang chất lỏng làm sạch trong bể, chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học của bộ chuyển đổi tín hiệu điện tần số cao và máy phát siêu âm.

Đầu dò và máy phát điện

Phần quan trọng nhất của hệ thống làm sạch siêu âm là bộ chuyển đổi. Có hai loại đầu dò, một là bộ chuyển đổi từ tính, được làm bằng hợp kim niken hoặc niken. Một bộ chuyển đổi áp điện được làm từ titanate zirconat chì hoặc gốm sứ khác.

Khi một vật liệu áp điện được đặt vào một điện trường có điện áp khác nhau, nó biến dạng. Đây được gọi là "hiệu ứng áp điện". Ngược lại, các đầu dò từ tính được làm bằng vật liệu biến dạng trong từ trường thay đổi. Không có vấn đề gì loại đầu dò được sử dụng, yếu tố cơ bản nhất thường là cường độ của hiệu ứng cavitation.

Sóng siêu âm, giống như các sóng âm thanh khác, là một loạt các điểm áp lực, một sóng nén và mở rộng luân phiên (như hình dưới). Nếu năng lượng âm thanh đủ mạnh, chất lỏng được đẩy đi ở giai đoạn mở rộng của sóng và bong bóng được hình thành. Trong giai đoạn nén sóng, các bong bóng này nổ hoặc nổ ngay lập tức trong chất lỏng, tạo ra một lực tác động rất hiệu quả, đặc biệt thích hợp để làm sạch. Quá trình này được gọi là cavitation. Sóng âm thanh nén và mở rộng được phân tích về lý thuyết, sự bùng nổ của bong bóng cavitation sẽ tạo ra hơn 10000 psi áp lực và nhiệt độ cao 20000 ° F (11000 ° C), và trong vụ nổ ngay lập tức sẽ bùng nổ bức xạ bên ngoài nhanh chóng. Năng lượng phát hành bởi một bong bóng cavitation duy nhất là rất nhỏ, nhưng mỗi giây cho hàng triệu cavitation bong bóng nổ cùng một lúc, hiệu ứng tích lũy sẽ rất mạnh, sản xuất các tác động mạnh mẽ của ô nhiễm của phôi spalling bề mặt, đây là tất cả các đặc điểm làm sạch siêu âm. Nếu năng lượng siêu âm đủ lớn, cavitation sẽ xảy ra ở khắp mọi nơi trong các giải pháp làm sạch, vì vậy siêu âm hiệu quả có thể làm sạch vết nứt nhỏ và lỗ. Cavitation cũng thúc đẩy phản ứng hóa học và tăng tốc độ giải thể màng bề mặt. Nhưng chỉ trong một khu vực nào đó của áp suất chất lỏng thấp hơn áp suất khí bên trong một bong bóng phù hợp sẽ tạo ra hiện tượng cavitation trong khu vực, do đó tạo ra bởi bộ chuyển đổi của biên độ sóng siêu âm là đủ lớn để đáp ứng điều kiện này. Công suất tối thiểu cần thiết để tạo ra cavitation được gọi là điểm quan trọng cavitation. Các chất lỏng khác nhau có các điểm quan trọng cavitation khác nhau, vì vậy năng lượng siêu âm phải vượt quá điểm quan trọng để đạt được hiệu quả làm sạch. Đó là, bong bóng cavitation chỉ có thể được sản xuất nếu năng lượng vượt quá điểm quan trọng để làm sạch siêu âm.

Tầm quan trọng của tần số

Tiếng ồn được tạo ra khi tần số làm việc thấp (trong phạm vi thính giác của con người). Khi tần số nhỏ hơn 20kHz, tiếng ồn làm việc không chỉ trở nên rất cao, nhưng có thể vượt quá giới hạn tiếng ồn an toàn theo quy định của luật an toàn lao động và sức khỏe hoặc các quy định khác. Trong các ứng dụng đòi hỏi công suất cao để loại bỏ bụi bẩn mà không xem xét thiệt hại bề mặt của phôi gia công, tần số làm sạch thấp hơn từ 20kHz đến 30kHz thường được chọn. Tần suất làm sạch trong dải tần số này thường được sử dụng để làm sạch các vật liệu mật độ lớn, nặng hoặc cao. Đầu dò từ 20KHz và đầu dò áp điện 25KHz Cavitation Độ bền tương đối với tần số 40 kHz thường được sử dụng để làm sạch các bộ phận nhỏ hơn, tinh vi hơn hoặc để loại bỏ các hạt nhỏ. Các tần số cao cũng được sử dụng trong các ứng dụng không được phép làm hư hại bề mặt phôi. Sử dụng tần số cao cải thiện hiệu suất làm sạch theo nhiều cách. Khi tần số tăng, số lượng bong bóng cavitation tăng tuyến tính, tạo ra sóng xung kích dữ dội hơn cho phép chúng thâm nhập vào các khoảng trống nhỏ hơn. Nếu điện vẫn không đổi và cavitation bong bóng giảm, năng lượng phát hành bởi cavitation bong bóng sẽ giảm tương ứng, có hiệu quả làm giảm thiệt hại cho bề mặt phôi. Một ưu điểm khác của tần số cao là chúng làm giảm lớp ranh giới nhớt (hiệu ứng Bernoulli), cho phép siêu âm phát hiện các hạt cực nhỏ. Tình trạng này tương tự như đá nhỏ ở dưới cùng của một dòng suối rõ ràng khi mực nước trong dòng chảy xuống. Công ty cung cấp một loạt các tần số trung gian 40kHz, 80kHz, 120kHz và 170kHz. Các sản phẩm có tần số 350kHz có thể được lựa chọn khi làm sạch các hạt cực nhỏ. Công ty gần đây đã tung ra một hệ thống MicroCoustics cho những dịp như vậy ở tần số 400kHz.